用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置製造方法

2023-11-11 04:49:02 2

用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型旨在提供一種用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置，其不但操作簡單可靠，成本低而且測量精度高。其包括：箱體、設置在箱體內部的玻璃槽、設置在玻璃槽上方的投射燈和振動組件，箱體側面開設觀察窗口；還包括：U型支架和微動裝置，U型支架的第一自由端設置在玻璃槽上方，該第一自由端上設有雷射發射器和雷射接收器，U型支架的第二自由端伸入到箱體內部並且設置在玻璃槽的下方，該第二自由端上設有兩個可調反射鏡；微動裝置包括：支架、螺杆和套設在螺杆上的鼓輪，微動裝置通過支架與箱體連接，螺杆與U型支架連接，通過轉動鼓輪能夠使U型支架沿箱體一側位移。
【專利說明】用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於測試液體表面波動特性實驗裝置的改進，特別涉及一種用於演示並測量液體表面波動特性的實驗裝置。

【背景技術】
[0002]現有的用於演示液體表面波動特性實驗裝置大多包括有:實驗箱體，設置在箱體內部、用於放置液體的玻璃槽，設置在玻璃槽上方的投射燈和振動組件，該振動組件通過電機控制按一定頻率產生振動，從而使玻璃槽中的液體，例如水產生波紋，調節投射燈的照射角度，使得水波產生頻閃效果。通過箱體側面開設的窗口上的毛玻璃觀察水波特性。該種實驗裝置只能實現液體波紋特性的演示功能，不能對液體產生的波紋特性參數進行實時測量。雖然已有個別裝置可以完成測量工作，但是僅局限於某一種物理量的研宄，且測量時方法單一，獨立使用光學、電學、或機械手段，存在較大的系統誤差。
實用新型內容
[0003]針對現有技術中的不足，本實用新型旨在提供一種專用於演示和測量液體表面波動特性的實驗裝置，其不但操作簡單可靠，成本低而且測量精度高。
[0004]為了解決上述問題，該種用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置包括:箱體、設置在箱體內部的玻璃槽、設置在玻璃槽上方的投射燈和振動組件，箱體側面開設觀察窗口 ；還包括:u型支架和微動裝置，U型支架的第一自由端設置在玻璃槽上方，該第一自由端上設有雷射發射器和雷射接收器，U型支架的第二自由端伸入到箱體內部並且設置在玻璃槽的下方，該第二自由端上設有兩個可調反射鏡；微動裝置包括:支架、螺杆和套設在螺杆上的鼓輪，微動裝置通過支架與箱體連接，螺杆與U型支架連接，通過轉動鼓輪能夠使U型支架沿箱體一側位移。
[0005]優選地，所述雷射發射器和雷射接收器分別設置在所述第一自由端的兩端；所述兩個可調反射鏡分別設置在所述第二自由端的兩端。
[0006]優選地，所述微動裝置還包括:方芯、導軌、連接杆和螺杆套；所述螺杆穿過導軌與方芯連接，方芯與所述U型支架的中間臂連接；所述支架通過連接杆與箱體連接；螺杆套套設在螺杆上。
[0007]優選地，所述振動組件包括控制單元和振動單元，控制單元驅動振動單元按一定頻率振動，該振動單元為線圈和振子，或者該振動單元為揚聲器和振子。
[0008]優選地，所述玻璃槽的下方設有滑軌，所述第二自由端設置在該滑軌上。
[0009]優選地，所述箱體的側面設有固定支架，用於固定電荷耦合器件，該固定支架與所述觀察窗口相對。
[0010]本實用新型的有益效果是:本實用新型的優點在於:1.集成度高便於安放和移動，且可實現演示及測量兩種功用；2.使用和操作方法多樣，綜合運用光、電和機械三種手段，使演示現象更明顯，測量結果更精確；3.增加了 CCD採集顯示和自動計數裝置，可徹底改變傳統的在毛玻璃上人為肉眼數吞吐幹涉條紋的弊端。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的實驗裝置的立體結構示意圖；
[0012]圖2為本實用新型的實驗裝置的又一立體結構示意圖；
[0013]圖3為本實用新型的微動裝置的結構示意圖；
[0014]圖4為本實用新型的微動裝置的立體結構示意圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型做進一步地說明。
[0016]結合圖1和圖2，該種用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置，包括:箱體1、設置在箱體內部的帶有水平儀的玻璃槽2、設置在玻璃槽上方的投射燈3和振動組件4，箱體側面開設觀察窗口 11，觀測窗口上設有毛玻璃，用於觀測玻璃槽中的水波波紋。該實驗箱還包括:U型支架5和微動裝置6。
[0017]U型支架5包括有第一自由端、第二自由端以及連接兩個自由端的中間臂。其第一自由端設置在玻璃槽2上方，該第一自由端的兩端分別設有雷射發射器51和雷射接收器52，U型支架5的第二自由端穿過箱體I底部開設的孔伸入到箱體內部，並且該自由端設置在玻璃槽2的下方，該第二自由端的兩端分別設有兩個可調反射鏡53，使得反射鏡能夠通過玻璃槽反射穿過液體的光。
[0018]結合圖1至圖4，該微動裝置6包括支架61、螺杆62、套設在螺杆62上的鼓輪63，方芯64、導軌65、連接杆66和螺杆套67。螺杆62穿過導軌65與方芯64連接，方芯64與所述U型支架5的中間臂連接。支架61通過兩根連接杆66與箱體I固定連接，螺杆套67套設在螺杆上。通過轉動鼓輪63能夠使U型支架5沿箱體一側位移。
[0019]如圖1和圖2所示，所述振動組件4包括控制單元和振動單元，控制單元包括控制器和驅動電路，該控制單元可以集成在箱體內部並驅動振動單元按一定頻率振動，當進行演示實驗時，該振動單元可以為線圈和振子，當進行測量實驗時，該振動單元可以為揚聲器和振子。
[0020]優選地，該玻璃槽2的下方還設有滑軌54，所述第二自由端設置在該滑軌上，便於其穩定移動。所述箱體I的側面設有固定支架7，用於固定電荷耦合器件(CCD，charge-coupled device)，該固定支架7與所述觀察窗口 11相對。該電荷親合器件可以與處理器連接，該電荷耦合器件用於採集液體幹涉條紋，並將幹涉條紋信息發送至處理器，該處理器用於分析該信息，並且可將該信息進行存儲和/或顯示。
[0021]進行演示實驗時。調整微動裝置上的鼓輪，使U型支架退出箱體外，添加適量實驗液體，這裡優選為水，放置於玻璃槽內，由箱體側面插入反光鏡，交流電源插入電源，相應的控制器控制驅動電路輸出可調頻率的信號，通過分流，一路連接線圈，產生磁場，驅動振子振動，一路連接示波器，顯示輸出頻率，調節投射燈照射角度，由電路控制帶動線圈和振子按預設頻率旋轉製造頻閃效果，利用視覺暫留原理使實驗現象穩定便於觀察，投影通過反射鏡反射，由CCD攝像頭接收，經過數據採集卡處理即可在計算機屏幕上觀察到明顯實驗現象。
[0022]進行測量時，不放入斜插反射鏡，旋轉微動裝置的鼓輪使支架進入箱體直至上端雷射發射器51對準靠近振源某一位置，添加適量待測液體置於液體槽內，交流電源插入電源，驅動電路輸出可調頻率的信號，通過分流一路控制揚聲器帶動振子作該頻率振動，一路輸出到示波器上作為輸出頻率顯示，雷射發射器51射出雷射，穿過液體表面時發生折射，通過U型支架底端兩個可調反射鏡53通過光槓桿遠離增大光斑運動幅度，支架上端的雷射接收器52將光信號轉換為電信號，輸出到示波器上顯示，所得電信號脈衝頻率即為液體表面波振動頻率，旋轉鼓輪使支架向箱體外側緩慢移動，直至測得電脈衝前一個上升(下降)沿移動到下一個脈衝的上升(下降)沿，則根據微動裝置測得的位移即液體表面波的波長，通過波長還可計算出該液體的表面張力係數。
[0023]需要注意的是，【具體實施方式】僅僅是對本實用新型技術方案的解釋和說明，不應將其理解為對本實用新型技術方案的限定，任何採用本實用新型的技術方案而僅作局部改變的，仍應落入本實用新型的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置，包括:箱體(1)、設置在箱體內部的玻璃槽(2)、設置在玻璃槽上方的投射燈(3)和振動組件(4)，箱體側面開設觀察窗口(11);其特徵在於還包括:U型支架(5)和微動裝置(6)， U型支架(5)的第一自由端設置在玻璃槽(2)上方，該第一自由端上設有雷射發射器(51)和雷射接收器(52)，U型支架(5)的第二自由端伸入到箱體內部並且設置在玻璃槽(2)的下方，該第二自由端上設有兩個可調反射鏡(53); 微動裝置(6)包括:支架￠1)、螺杆￠2)和套設在螺杆￠2)上的鼓輪(63)，微動裝置(6)通過支架￠1)與箱體(1)連接，螺杆￠2)與U型支架(5)連接，通過轉動鼓輪￠3)能夠使U型支架(5)沿箱體一側位移。
2.根據權利要求1所述的用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置，其特徵在於:所述雷射發射器(51)和雷射接收器(52)分別設置在所述第一自由端的兩端；所述兩個可調反射鏡(53)分別設置在所述第二自由端的兩端。
3.根據權利要求1所述的用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置，其特徵在於:所述微動裝置(6)還包括:方芯(64)、導軌(65)、連接杆￠6)和螺杆套￠7);所述螺杆(62)穿過導軌(65)與方芯(64)連接，方芯(64)與所述U型支架(5)的中間臂連接；所述支架￠1)通過連接杆￠6)與箱體(1)連接；螺杆套￠7)套設在螺杆上。
4.根據權利要求1所述的用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置，其特徵在於:所述振動組件(4)包括控制單元和振動單元，控制單元驅動振動單元按一定頻率振動，該振動單元為線圈和振子，或者該振動單元為揚聲器和振子。
5.根據權利要求1所述的用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置，其特徵在於:所述玻璃槽(2)的下方設有滑軌(54)，所述第二自由端設置在該滑軌上。
6.根據權利要求1所述的用於演示和測量液體表面波動特性實驗裝置，其特徵在於:所述箱體(1)的側面設有固定支架(7)，用於固定電荷耦合器件，該固定支架(7)與所述觀察窗口(11)相對。
【文檔編號】G01N13/02GK204166763SQ201420638419
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】楊蕊, 季誠響, 邵秋峰, 孫毅, 石文朋, 廣昊, 宋仲康, 陳鑫, 高東海 申請人:中國人民解放軍裝甲兵工程學院